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最常见的RNA病毒——鼻病毒

2020-06-07 22:25 作者:制御秘书长杜鹃  | 我要投稿

        从今天开始,我们介绍肠病毒(Enterovirus)。肠病毒是与几种人类和哺乳动物疾病相关的单链正义RNA病毒的合称,该病毒是通过它们在肠内的传播途径来命名的。

        当然,今天介绍的病毒分别为鼻病毒(Rhinovirus),它是最常见的RNA病毒。

简介

电脑模拟的鼻病毒
鼻病毒

        鼻病毒(Rhinovirus)是人类中最常见的病毒感染因子,是引起普通感冒的主要原因。 鼻病毒感染的温度在33-35°C(91-95°F)。在这个温度下,最适宜鼻病毒的扩散。 鼻病毒属于皮可那病毒(Picornavirus)科的肠病毒(Enterovirus)属。

       世界上共有三种鼻病毒(A,B和C)包括大约160种公认的人类鼻病毒类型,它们的表面蛋白(血清型)不同。它们属于最小的病毒,直径约30纳米。 相比之下,其他病毒,例如痘苗病毒为360纳米X270纳米X250纳米,流感病毒约为80–120 纳米,巨细胞病毒为200纳米。

历史

      1953年,一群护士患上了轻度呼吸道疾病,约翰·霍普金斯大学的温斯顿·普莱斯(Winston Price)采集了鼻道样本并分离出了第一种以约翰·霍普金斯命名的鼻病毒,他称之为JH病毒。在1956年,他发表了他的论文。

传播途径

       鼻病毒有两种传播方式:通过呼吸道飞沫的气溶胶和从毒气(受污染的表面)传播,包括人与人之间的直接接触。
        鼻病毒遍布世界各地,是引起普通感冒的主要原因。症状包括喉咙痛,流鼻涕,鼻塞,打喷嚏和咳嗽。有时伴有肌肉酸痛,疲劳,全身乏力,头痛,肌肉无力或食欲不振。大多数鼻窦发现是可逆的,与鼻病毒感冒典型的自限性病毒过程一致。发烧和极度疲劳在流感中更为常见。孩子们一年可能感冒六至十二次。在美国,秋季和冬季感冒的发生率较高,大多数感染发生在9月至4月之间。季节性可能是由于学年开始和人们在室内度过更多的时间(因此彼此靠近),从而增加了病毒传播的机会。较低的环境温度,尤其是室外温度,也可能是因素,因为鼻病毒优先在32°C(89°F)而非37°C(98°F)的温度下复制–请参阅以下部分。花粉,草,干草和农耕方式的变化可能是季节性因素,以及学校和社区中草坪,围场和运动场的化学控制措施的使用。温度,湿度和风向的变化似乎是因素。还假定住房不足,人满为患以及与贫困有关的不卫生条件是“普通感冒”传播的相关因素。
        受鼻病毒影响最大的是婴儿,老人和免疫力低下的人。

致病性

      人鼻病毒的主要进入途径是上呼吸道(口和鼻)。鼻病毒A和B在呼吸道上皮细胞上使用ICAM-1(细胞间粘附分子1,也称为CD54)作为主要结合受体。 A和B下的某些亚组改为使用LDL作为次要结合受体。鼻病毒C使用钙黏着蛋白相关的家族成员3(CDHR3)介导细胞进入。随着病毒的复制和传播,受感染的细胞释放出称为趋化因子和细胞因子的窘迫信号(进而激活炎症介质)。细胞裂解发生在上呼吸道上皮。
       感染迅速发生,病毒在进入呼吸道后15分钟内粘附在表面受体上。感染的两天内,超过50%的人会出现症状。只有大约5%的病例的潜伏期少于20小时,而在另一个极端情况下,预计5%的病例的潜伏期将超过四天半。
       人鼻病毒优选在32°C(89°F)的温度下生长,比人平均体温37°C(98°F)的温度低得多。因此,病毒倾向于感染上呼吸道,在该处呼吸气流与(较冷的)体外环境持续接触。
        鼻病毒C与鼻病毒A和鼻病毒B不同,可能会引起严重感染,在控制混杂因素后这种联系就消失了。在资源匮乏地区感染了症状性呼吸系统疾病的婴儿中,鼻病毒似乎和疾病的严重程度没有联系

分类

       人鼻病毒血清型名称的格式为HRV-Xn,其中X为鼻病毒种(A,B或C),n为索引号。 鼻病毒A和鼻病毒B使用相同的索引,而鼻病毒C具有单独的索引。 有效索引号如下:
鼻病毒A:1、2、7-13、15、16、18-25、28-34、36、38-41、43-47、49-51、53-68、71、73-78、80-82 ,85,88–90,94–96,98,100–103
鼻病毒B:3–6、14、17、26、27、35、37、42、48、52、69、70、72、79、83、84、86、91–93、97、99
鼻病毒C:1-51

病毒结构


鼻病毒病毒体

      鼻病毒具有长度在7200至8500nt之间的正义RNA基因组。在基因组的5'末端是一种病毒编码的蛋白质,和哺乳动物的mRNA一样,在3'末端有poly-A尾巴。结构蛋白编码在基因组的5'区域,非结构编码在3'末端。所有皮可那病毒(Picornavirus)都是相同的。病毒颗粒本身无包被,而是二十面体结构。

鼻病毒正义RNA
鼻病毒复合蛋白

       病毒蛋白被翻译成单个长多肽,并被切割成结构和非结构病毒蛋白。人鼻病毒由衣壳组成,该衣壳包含四种病毒蛋白:VP1,VP2,VP3和VP4。VP1,VP2和VP3构成蛋白质衣壳的主要部分。较小的VP4蛋白具有更广泛的结构,位于衣壳和RNA基因组之间的界面上。这些蛋白质每个都有60个拷贝,组装成二十面体。VP1,VP2,VP3和VP4将鼻病毒组装成一个足球。足球结构是所有皮可那病毒(Picornavirus)家族的特征,尽管组装方式不同:肠病毒(Enterovirus)、甲肝病毒(Hepatovirus)是VP1,VP2,VP3和VP4;副埃可病毒(Parechovirus)是VP0,VP1和VP3。

鼻病毒
鼻病毒
鼻病毒

        抗体是针对鼻病毒感染的主要防御手段,这些抗原决定簇位于VP1-VP3的外部区域。

鼻病毒复制过程

鼻病毒的复制过程非常简单:

  1. 病毒与宿主受体的附着介导病毒向宿主细胞内吞。
    2.衣壳发生构象变化并释放VP4,VP4会在宿主内体膜上打开一个孔,病毒基因组RNA会渗入宿主细胞的细胞质(空衣壳保持完整)。
    3.从病毒RNA中除去VPg,然后将其翻译为加工的多蛋白。
    4.通过病毒蛋白酶切割翻译起始因子切断细胞帽依赖性翻译。
    5.复制发生在由ER衍生的膜囊泡制成的病毒工厂中。 dsRNA基因组是从基因组正义RNA合成的。
    6.dsRNA基因组被转录/复制,从而提供了病毒mRNA /新的正义RNA基因组。
    7.新的基因组RNA被包装到预组装的前壳体中,随后细胞裂解,病毒释放

疫苗

      由于鼻病毒血清型之间几乎没有交叉保护,因此没有针对这些病毒的疫苗。 已经对影响人类的人鼻病毒的至少99种血清型进行了测序。对VP4蛋白的研究表明,它在人类鼻病毒的许多血清型中都是高度保守的,为未来的全血清型人类鼻病毒疫苗开辟了潜力。VP1蛋白也得到了相似的结果。 像VP4一样,VP1有时也会从病毒颗粒中“戳”出来,使其可用于中和抗体。 两种肽均已在兔身上进行了测试,从而成功产生了交叉血清型抗体。

鼻病毒3C蛋白酶

      所有的小核糖核酸病毒/皮可那病毒,都依赖3C蛋白酶。3C蛋白酶除具有干扰RNA加帽相关的功能外,还具有干扰细胞周期的作用。例如,脊髓灰质炎病毒的3C蛋白酶可以引发细胞凋亡。

       但是鼻病毒的3C蛋白酶非常特殊,它可以抑制细胞凋亡,可能的机理是剪切OCT-1基因的转录。

        鼻病毒3C蛋白酶拥有3C蛋白酶的共同特征——在Q(谷氨酰胺)与G(甘氨酸)之间完成切割。

       序列L(亮氨酸)E(谷氨酸)V(缬氨酸)L(亮氨酸)F(苯丙氨酸)Q(谷氨酰氨)G(甘氨酸)P(脯氨酸)也是鼻病毒3C蛋白酶最容易识别的核心位点,因此在多个蛋白之间用LEVLFQGP链接,再用鼻病毒3C蛋白酶处理,就可以用一个RNA同时得到多个蛋白。

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